田间微集雨种植方式及播种行距对小麦产量和水分利用效率的影响

为高效利用天然降水资源, 提高自然降水水分利用效率, 在山西临汾采用随机区组设计方法研究了田间微集雨种植方式及其播种行距对小麦产量及水分利用效率的影响.结果表明: 集雨产流带覆盖面积与种植带面积比例为1:1.5和1:1的种植方式平均产量均较对照(露地种植)显著增产, 1:1.5、1:1和露地种植的播种行距分别以11.3 cm、15 cm和15 cm具有较好的增产效应; 1:1.5和1:1种植方式在拔节期的个体生物学性状株高、单株分蘖和单株绿叶数优于露地栽培; 1:1.5、1:1和露地栽培的水分利用效率分别为19.8 kg·mm-1·hm-2、17.4 kg·mm-1·hm-2、14.3 kg·mm-1·hm-2.该项研究同时明确了不同田间微集雨种植方式在各生育时段的土壤水分变化动态特征.     

垄覆膜集雨对苜蓿草地土壤水分动态及利用效率的影响

我国西北黄土高原干旱半干旱区年降雨稀少和土壤水分周期性亏缺, 导致人工草地生产力低下、水分利用效率低。本试验在旱作条件下, 将垄覆膜集雨措施应用于紫花苜蓿种植, 研究了沟垄宽比和覆膜方式对2 年龄苜蓿草地土壤水分动态及水分利用效率的影响。结果表明: 垄覆膜集雨在集雨前期(4 月中旬至6 月上旬)显著提高0~20 cm 土层土壤含水量, 在集雨中后期(6 月中旬至9 月下旬)显著提高0~120 cm 土层平均含水量,越冬期增加土壤水分入渗能力, 提高20~120 cm 土层平均含水量; 且垄覆膜处理的集雨效率高于土垄处理。随着生育时期的延伸, 垄覆膜处理0~120 cm 土壤平均贮水量呈先降后升的趋势, 土垄处理0~120 cm 土壤平均贮水量呈由高到低的趋势; 在苜蓿生长后期垄覆膜处理的蓄墒能力显著高于土垄处理。垄覆膜处理的平均水分利用效率为34.91 kg·mm^-1·hm^-2, 为对照(平作, CK)的2.25 倍, 土垄处理的平均水分利用效率为28.47kg·mm^-1·hm^-2, 为CK 的1.83 倍, 垄覆膜相对土垄处理平均水分利用效率提高22.62%; 垄覆膜处理以沟垄宽比为60 cm∶60 cm 和60 cm∶75 cm 的水分利用效率最高。     

田间集雨对冬小麦生理、生长和产量的影响

依据在北京昌平2004～2005年冬小麦田间集雨试验,研究了该措施对土壤水分、冬小麦生理生长及产量的影响。结果表明：在集雨面积占总种植面积40%、降雨接近常年水平的条件下,集雨明显改善了田间水分状况,0～160 cm土壤冬小麦耗水增加6.5%～9.8%,且对深层水的利用是对照的6.9～7.3倍,小麦抗旱能力增强。集雨处理的冬小麦叶片光合强度和蒸腾强度较对照分别提高10.1%～46.4%和21.5%～60.5%,气孔阻力则降低23.3%～45.3%,光系统PSII的最大光能转换效率和潜在活性分别提高2.1%～42.6%和10%～353%。集雨处理的冬小麦生长得到增强,株高和叶面积指数比对照分别增加15%～39%和58.2%～112%,收获时干物质增加27%～44%,最终产量增加36%～42%。耗水深度按1 m和1.6 m计算时,相应的水分生产效率提高39.5%～50.5%和23.5%～33.5%。尽管保水剂处理的土壤水分和植株生长总体上较单独集雨效果好,但产量效应不明显。     

不同土壤水分冬小麦根、冠关系及其对叶片水分利用效率的影响

试验研究不同土壤水分冬小麦根、冠关系及其对叶片水分利用效率的影响结果表明,水分条件对根系与叶冠间干物质分配模式影响较小,而对根系功能与叶冠结构建成之间关系影响较大,水分胁迫抑制植株结构的建成,随作物由营养生长向生殖生长的过渡其根系功能发挥与叶冠结构建成之间矛盾愈加明显,拔节期复水有利于植株根系功能的增强和叶冠结构的改善。根冠比与叶片水分利用效率关系呈单峰倒“V”型曲线,水分多少可影响曲线的斜率和高低。根量达最大值前沿根冠比降低的方向,叶片水分利用效率增加;当根量达最大值时叶片水分利用效率也达最大值,此时根冠比为0 .1～0 .2。而抽穗期后沿根冠比降低的方向,其叶片水分利用效率也降低。     

施肥对旱地冬小麦水分利用效率的影响

据陕西省长武县旱源冬小麦肥料实验资料,分析了冬小麦的水肥与产量关系。结果表明,作物耗水量,水分复铉氏墒复率一产量关系密切;施肥方式、种类和数量均直接影响水分利用和底墒利用率;注重肥料配合施用,适当施有机肥、Ｎ肥和Ｐ２Ｏ５能明显改善水分利用效率和底墒利用率。Ｎ、Ｐ２Ｏ５比例对土壤水分利用表明,Ｎ肥有利于提高水分利用效率,Ｐ２Ｏ５则有利于提高底墒利用率和增加对土壤深层水的利用。     

水氮调控对冬小麦根冠比和水分利用效率的影响研究

通过田间和桶栽试验研究了水、氮调控对冬小麦根冠比和水分利用效率的影响。田间试验结果显示,土壤水分条件对冬小麦根冠生长影响显著。当冬小麦生育期60 cm土层土壤水分维持在田间持水量的60%以上时,根冠比维持稳定状态,不随灌溉次数的增加而变化;当冬小T麦生育期60 cm土层土壤水分低于田间持水量的60%时,土壤越干旱,根冠比越大。桶栽试验结果显示,氮素水平对冬小麦根冠比影响显著,而水氮互作效应对根冠比影响不显著。在所有水分处理条件下,随着施氮量增加,冬小麦根量减少。施氮对冬小麦地上部分和地下部分的影响不同。在水分亏缺条件下,随着氮用量增加,冬小麦经济产量呈增加趋势,水分利用效率与施氮量存在明显正相关关系;而在充分灌溉条件下,产量随着施氮量的增加表现出先增加后降低的趋势,存在一个氮肥用量阈值。因此,水氮通过调控地上地下干物质分配而影响作物产量和水分利用效率,在水分供应受限制条件下,增施氮肥会降低根冠比,更利于地上干物质的积累和经济产量形成。田间试验和桶栽试验均表明,冬小麦根冠比与水分利用效率呈负相关,根冠比大不利于地上部分干物质的积累和作物产量的形成,导致水分利用效率降低。     

不同遮光度对冬小麦生长发育和水分利用效率的影响

[目的]探究不同程度遮光对冬小麦生长发育和水分利用效率的影响,分析遮光条件下小麦的生长发育状况及耗水特性,为节水灌溉提供新途径。[方法]通过小区试验,设置不遮光(CK)、20%遮光(L_(20))、40%遮光(L_(40))、60%遮光(L60)、80%遮光(L_(80))共5个处理组,分析冬小麦株高、叶面积、干物质、产量和水分利用效率的变化特征。[结果]遮光处理使冬小麦生育期延长,叶面积增加,但各处理间的株高无明显变化;L_(40),L60,L_(80)处理抑制了冬小麦茎、穗干物质的积累;遮光使得光合产物在茎、叶、穗各器官中的分配比例发生变化,但L_(20)处理对冬小麦茎、叶、穗干物质的积累和分配无明显影响;遮光使得土面蒸发量和冬小麦的总耗水量均明显降低,且遮光度越大,降低幅度越大;与CK相比,L_(20)处理的产量下降了4.23%,水分利用效率则提高了10.11%,其他处理的产量和水分利用效率均有所下降。[结论]L_(20)处理对产量无明显影响,但有效提高了水分利用效率,起到了明显的节水作用。     

灌溉对冬小麦水分利用效率的影响研究

通过设计不同的灌溉处理，从叶片水平、群体水平和产量水平3个层次系统分析了冬小麦水分利用效率(Water Use Efficiency, WUE)的变化特点及其内在联系。结果表明：叶片水平WUE或蒸腾效率(Transpiration Efficiency, TE)是群体蒸散效率基础；气孔运动机制及光合作用和蒸腾作用对环境变化响应的差异是叶片水平WUE的生理基础；而产量水平WUE是群体蒸散效率与收获指数共同决定的。随耗水量的增加，叶片光合速率、群体干物质积累及籽粒产量都呈二次曲线增长趋势，结果使叶片水平WUE     

栽培条件对冬小麦叶片水分利用效率的影响

通过对冬小麦孕穗一开花期叶片光合速率和蒸腾速率的系统测定,研究了叶片水分利用效率（WUE）对栽培措施（水分、氮肥、密度）的响应。结果表明,在一定范围内,水分、不施氛、低密度均可以提高冬小麦叶片WUE,其中以低密度效果最明显,水分处理次之,再次是不施氮肥。各栽培因素对WUE存在明显的互作效应。水分不足时低密度比氮肥对叶片WUE的提高效果更明显。低氮条件下,改善土壤水分和降低密度均可提高WUE,但降低密度效果最为显著。密度过高对提高作物WUE不利,改善土壤水分和增施肥料可减弱这种影响,但改善土壤水分条件对提高WUE的效果最为显著。     

集雨补灌对旱地冬小麦产量和水分利用的影响

试验结果表明:集雨补灌显着提高了冬小麦产量和水分利用效率,蒸腾速率增大。无论是干旱年份或正常年份,集雨补灌的最佳时期均为拔节期,此期补灌12.24mm,较其它时期等量供水的供水效率提高2～6倍,表现出需水关键期有限水分供给的高效性。     

土壤扩蓄增容肥对冬小麦棵间蒸发和水分利用效率的影响

利用农田水量平衡公式计算了冬小麦耗水量,用微型蒸渗仪测定了农田土壤棵间蒸发状况,在此基础上通过对比试验研究了土壤扩蓄增容肥条件下不同水分处理冬小麦生长期间农田棵间蒸发与水分利用效率.结果表明,施加土壤扩蓄增容肥后冬小麦生育期平均耗水量较对照平均减少了491.67 m3/h㎡,可明显降低冬小麦棵间蒸发,同时可降低播种到拔节期阶段棵间蒸发占阶段耗水量的比例;灌水量2250 m3/h㎡3理(T2)水分利用效率达2.62 kg/m3;灌水量1950 m3/h㎡的处理(T3)可增产32.68%.     

坡地打结垄沟集雨对水土流失、紫花苜蓿干草产量和水分利用效率的影响

为寻求半干旱区控制水土流失和提高降水资源利用率的最佳坡地垄沟集雨种植方式,以传统平作为对照,在坡度5°和10°的坡地布置大田试验,研究打结方式(无打结垄和打结垄)对土壤贮水量、小区径流效率、径流量、泥沙流失量、紫花苜蓿干草产量和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明:在坡度5°时,与平作相比,无打结垄和打结垄的紫花苜蓿全生育期土壤贮水量分别增加9.3,15.0mm,紫花苜蓿实际干草产量分别提高20.4%,8.9%,WUE分别提高4.78,4.58kg/(hm2·mm),而径流量分别降低21.9%,41.2%,泥沙流失量分别降低80.8%,83.3%。在坡度10°时,与平作相比,无打结垄和打结垄的紫花苜蓿全生育期土壤贮水量分别增加11.2,16.2mm,紫花苜蓿实际干草产量分别提高22.4%,9.0%,WUE分别提高4.89,4.06kg/(hm2·mm),而径流量分别降低24.8%,36.4%,泥沙流失量分别降低74.5%,82.0%。采用平均径流法,坡度5°时,平作、无打结垄和打结垄的小区径流效率分别为11.6%,9.2%,6.7%;坡度10°时,平作、无打结垄和打结垄的小区径流效率分别为14.1%,10.0%,7.8%。就紫花苜蓿全生育期平均值而言,坡度5°的平均土壤贮水量比坡度10°增加4.3mm,坡度5°的净干草产量、实际干草产量和WUE与坡度10°相差不明显。坡度10°的径流量、泥沙流失量和小区径流效率均是坡度5°的1.2倍。无打结垄和打结垄集雨种植具有较好水土保持和增产效果,其中无打结垄增产效果最为明显,打结垄水土保持效果最为明显。     

旱地冬小麦茬口、种植模式对土壤贮水、耗水及水分利用效率的影响

为高效利用天然降水资源,缓解干旱逆境因子对旱地小麦的不利影响,提高土地复种指数,在山西洪洞采用大田对比方法,开展了旱地冬小麦茬口、种植模式对土壤贮水、耗水及水分利用效率的影响研究。结果表明,在丰雨年型条件下,在小麦播种期0-200cm土壤贮水量玉米茬口高于小麦茬口;在播种至收获阶段,3个覆膜种植模式在0-200cm土层耗水量大于露地条播种植模式,3个覆膜种植模式、露地条播种植模式100-200cm土层耗水量占0-200cm土层耗水量分别为45.33%,22.67%,覆膜种植模式可有效利用土壤深层水;3个覆膜种植模式均较露地条播种植模式增产,其中以玉米茬口1膜4行种植模式增产幅度最大;玉米茬口1膜4行种植模式可较玉米茬口露地条播种植模式水分利用效率提高15.08%。该项研究可为以旱地小麦为主要轮作作物的种植制度提供理论依据和良好的技术支撑。     

耕作方式对冬小麦棵间蒸发及水分利用效率的影响

通过田间试验研究了华北平原的山前平原区不同耕作方式下,冬小麦田间水分变化规律及对产量的影响,分析了不同耕作方式在节水中的作用。结果表明耕作方式对田间土壤水分动态变化的影响是显著的:传统深耕(CT),旋耕(RT),全免耕(NT),秸秆粉碎免耕(SNT)四种耕作方式对棵间蒸发的影响显著;秸秆覆盖免耕对抑制小麦棵间蒸发效果明显,其日蒸发强度仅为传统耕作的59%和旋耕的74%。耕作方式对土壤蓄水的作用差异主要发生在作物生育前期,对于不同土层主要影响耕层50 cm深的土壤剖面。免耕条件下冬小麦植株高度降低,生物量增加,但产量偏低;而深耕和旋耕的田间植株密度高,最终产量也最高。从水分利用效率综合考虑,旋耕是比较理想的耕作方式。     

喷灌条件下耕作方式对土壤水分均匀性与冬小麦水分利用效率的影响

为研究喷灌均匀系数对土壤水分、作物产量及水分利用效率的影响,进一步探讨喷灌条件下适宜耕作措施,于2018—2019年冬小麦生长季进行试验,试验设置旋耕(RT)、深松(ST)、深翻耕(CT)3种耕作处理,在每个处理选取18 m×18 m区域将其划分为9个6 m×6 m的小区作为试验区。结果表明:在3种耕作方式下历次喷灌均匀系数均值在63.91%~76.83%,而表层土壤含水量均匀系数均值依然可以达到84.20%~89.83%,较前者高14.48%~31.75%;冬小麦产量均匀系数较历次灌溉均匀系数均值高出9.99%~23.79%,比累计灌溉均匀系数低2.11%~7.85%,与表层土壤含水量均匀系数均值相差0.82%~6.04%。与RT相比,ST和CT处理产量分别提高9.38%,13.22%,水分利用效率分别增加10.61%,12.88%。即相较于历次灌溉均匀系数,冬小麦产量均匀系数受累计灌溉均匀系数与表层土壤含水量均匀系数均值影响更大,且ST、CT为该灌溉条件下适宜的耕作方式。     

栽培方式对冬小麦耗水量、产量及水分利用效率的影响

为探究不同栽培方式对冬小麦生长发育、产量形成及水分利用的影响。通过田间试验,设置传统畦田种植(TC)、垄作种植(RC)和高低畦田种植(HLC)3种栽培方式,其中RC和HLC种植模式分别设置3种灌溉处理(900,720,540 m^3/hm^2),以TC的常规灌溉(900 m^3/hm^2)作为对照,研究3种栽培方式下冬小麦生育期内的土壤水分变化与耗水规律,分析栽培方式对产量构成要素和水分利用效率的影响。结果表明:不同栽培方式下冬小麦各生育期的土壤含水量变化具有显著差异,RC处理的集雨储水能力相对较强;栽培方式对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响也达到显著水平。冬小麦产量和耗水量间呈现极显著的正相关关系(R^2=0.86,P<0.01);栽培方式对冬小麦亩成穗数和穗粒数具有显著差异;与RC和TC栽培方式相比,HLC栽培方式下群体及个体的发育相对更好,亩成穗数和穗粒数显著提高;相比TC和RC,HLC栽培方式下冬小麦耗水总量分别提高14.16%和19.90%,产量分别提升22.63%和27.37%,水分利用效率(WUE)分别提升7.69%和6.87%。综合来看,HLC栽培方式可显著提高冬小麦的产量和水分利用效率,是研究区域较为理想的节水高产栽培模式。     

生物集雨面营建技术及其集雨效率的研究

通过人工培育方法在室内、室外条件下研究了生物结皮人工培育技术,并对人工生物结皮对土壤渗透性的影响及其生物集雨面的集雨效率进行了测定.研究结果表明,在适宜的湿度(空气相对湿度80%～90%,土壤湿度13%～20%);温度(25℃～35℃)和光照条件(2 500～12 000 1x)下,对培育材料进行适当的处理后,经过20～30 d的人工培育,可在整平压实的坡面上形成连续的人工生物结皮集雨面.采用双环入渗仪和径流小区测定发现,人工生物结皮可使土壤人渗速率降低50%左右,生物结皮集雨面的集雨效率达到6O%.所研究的生物结皮培育技术还可用于人工批量繁育生物结皮,用于生物集雨面的建设,以避免大量采集自然结皮对生态环境造成的破坏.     

地下滴灌埋管深度对冬小麦根冠生长及水分利用效率的影响

在试验室内，进行了地下滴灌埋管深度对不同生育时期冬小麦根系生长和地上部分生长影响的试验研究。结果表明：20 cm和40 cm埋管深度的水分分布特征，在生育早期抑制地上部分营养生长，促进冬小麦蹲苗；而中后期则促进生殖生长，产量和水分利用效率较高。不考虑犁底层影响时，在重壤土上40 cm是冬小麦进行地下滴灌的较好埋深。